工件在夹具坐标系中有12个自由度：沿三个坐标轴正、反方向的移动和绕三个坐标轴的正、反方向的转动，如图2-1a所示^[22]。

图2-1 矩形棱柱工件的定位

矩形棱柱工件的定位如图2-1b所示，工件的底面以三个在同一平面上的定位支承定位，限制了工件在方向1、2、3、4上的转动和在方向5上的移动，一般底面选择工件长度和宽度最大的平面，称为主定位基面；工件长边的一个侧面（称为定向平面）以两个在同一平面上的定位支承定位，限制了工件在方向6、7、9上的活动；工件在另一侧面（称为止动定位面）以一个平面定位支承定位，限制了工件在方向8上的移动。当工件与六个定位支承点接触后，就实现了工件的定位，这时还有方向10、11、12没有限制，需要通过夹紧将工件固定。

对矩形棱柱工件的分析具有普遍意义，即一般工件的定位原理是按六点定位和限制工件九个自由度。

如果把正、反两个方向的转动和移动视为一个自由度，则可认为图2-1b所示为工件以六点定位和限制了六个自由度，这就是通常把“六点定位”和“限制工件六个自由度”作为夹具定位原理的依据。

综上所述，按“十二个自由度”和按“六个自由度”，在定位原理上是一致的，都是按六点定位，但两者在概念上有所区别。在六点定位后，按十二个自由度考虑，还有三个自由度未被约束；但按六个自由度考虑，则认为六个自由度全部被约束，应该说这样理解不够确切。

盘形工件的定位分析如图2-2所示，工件不能绕X轴和Y轴正转和反转（以底面三点定位，限制了、、Z↓五个自由度），工件不能沿X轴和Y轴正向和反向移动（短圆销定位，限制了四个自由度，、），共限制了九个自由度，实现了定位。

图2-2 盘形工件的定位

当工件以一个孔和与其配合的短销作为止动定位基准时，限制了工件在两个方向上的移动（但存在间隙误差），称为双止动定位。同样也存在双定向定位的情况，如轴类工件以两端中心孔定位。在一些定位方案中存在双止动或双定向的情况。

在设计夹具时，一般按六点定位和限制九个自由度，但有时可以有所减少（不完全定位）或增多（重复定位）。例如，在平面磨床上磨平面（图2-3a），主要限制工件不能绕X轴和Y轴正、反转动，不能沿Z轴方向向下移动即可，共限制了五个自由度，即可保证工件高度尺寸的精度，而工件在其他方向的活动均用磁盘吸力限制，这时工件只用了三点定位。

又如，为在立式钻床上加工轴类工件上的径向孔，其定位方式如图2-3b所示，约束了工件、、、和八个自由度，其他方向的自由度由夹紧约束，这时用了五个点定位（长V形四点，轴向一点）。(www.daowen.com)

图2-3 工件的不完全定位

工件在夹具上的一个自由度只能用一个定位部位约束，如果两个或两个以上的定位部位约束同一自由度，则形成重复定位（也称过定位）。通常为保证工件精度，不允许出现重复定位。但有时重复定位又是允许的，甚至是必要的，这时由于重复定位引起的工件变形应在加工精度允许范围内。

轴套类工件常以内孔和端面定位，如果按图2-4a以长定位轴定位，则端面约束了工件、、5个自由度，而夹具长定位轴限制了工件、、六个自由度，其中、四个自由度被两个定位部位重复约束，形成过定位，当工件端面对孔轴线有垂直度偏差时，将产生端面定位误差。根据工件的尺寸、公差和几何公差，以及加工部位的具体情况和加工精度，可采用图2-4b、c、d所示的结构消除过定位：图2-4b用端面和短定位轴定位，适用于工件定位端面对孔轴线垂直度误差小和两端面平行度精度高的情况（这时外圆对内孔的同轴度在孔与轴配合间隙一半的范围内）；图2-4c和d适用于工件端面对孔轴线垂直度较大的情况（外圆对内孔达到的同轴度同前），其中图2-4c是利用球面垫圈，使工件与定位轴两端面很好地接触，能承受较大的切削力；图2-4d所示工件与心轴接触面小，使工件端面对孔轴线垂直度偏差对定位精度的影响尽量减小，适用于切削力不大的情况。

图2-4e表示自定心卡盘夹持工件较短的外圆，这时限制了工件和四个自由度；而图2-4f表示自定心卡盘夹持较长外圆，这时限制了、、和八个自由度。

对图2-4e，增加了回转顶尖（图2-4g），回转顶尖限制了工件和四个自由度，这时共限制了八个自由度。

图2-4 轴套车夹具避免过定位简图

对图2-4f，若工件很长，也可增加回转顶尖（图2-4h），这时回转顶尖限制的和四个自由度与自定心卡盘限制的重复，为过定位。对这种情况可根据工件悬伸长度和加工精度决定是否采用回转顶尖，采用回转顶尖可提高工件的支承刚度，有利于加工精度的提高，这时要求工件中心孔对定位外圆的同轴度高，机床主轴和尾座顶尖的同轴度也较高。为避免过定位可能产生的负作用，尾座的顶紧力不要太大，尾座顶尖孔与工件中心孔可留有适当的间隙。

长轴类工件的车、磨工序经常采用中心架，这也是过定位的应用，是机床夹具动态的需要。

一般工件多为先定位、后夹紧，而有些工件，特别是使用车、磨夹具时，夹紧和定位同时进行，定位在夹紧过程中完成。例如自定心卡盘、弹性夹头、塑料心轴等，这些装置将在第4章中介绍，本章对其装夹精度作适当介绍。